提高光電子學(xué)課堂教學(xué)效果的探索與實踐

摘要：光電子學(xué)是光子學(xué)與電子學(xué)相結(jié)合形成的一個交叉領(lǐng)域，是光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一門理論與實踐并重的專業(yè)基礎(chǔ)課。本文從課程的考核、教材選取、教學(xué)內(nèi)容和課堂教學(xué)形式等方面對提高課堂教學(xué)效果進(jìn)行了探討，獲得了較多的有益經(jīng)驗，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：光電子學(xué)；課堂教學(xué)；教學(xué)方法

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0157-02

光電子學(xué)是光子學(xué)與電子學(xué)相結(jié)合形成的一個交叉領(lǐng)域，是光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)一門理論與實踐并重的專業(yè)基礎(chǔ)課，是后續(xù)專業(yè)課程學(xué)習(xí)和畢業(yè)后從事光電類研究和開發(fā)的重要基礎(chǔ)。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和石墨烯等新興產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式生長，電子信息產(chǎn)業(yè)的人才培養(yǎng)面臨著新的挑戰(zhàn)。為滿足社會的發(fā)展需要，培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才，各高校相關(guān)專業(yè)均開設(shè)了光電子學(xué)這門課程。在綜合考慮整個專業(yè)課程設(shè)置的基礎(chǔ)上，課程內(nèi)容涵蓋了光的傳播、調(diào)制和探測的各個方面，從電磁理論和光與物質(zhì)的相互作用理論出發(fā)，給出了基本原理、基礎(chǔ)理論和基本規(guī)律。該課程內(nèi)容一方面系統(tǒng)地體現(xiàn)光電子學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容與全貌；另一方面在準(zhǔn)確詮釋基本概念、基本理論的同時，注重反映該領(lǐng)域的最新成果和發(fā)展方向。該課程包含兩大理論體系：光電磁理論和光量子理論，需要系統(tǒng)介紹一系列基本概念、原理和理論，因此內(nèi)容涵蓋的知識面很廣。課程講授中過于偏重基礎(chǔ)理論使教學(xué)枯燥無味，學(xué)生對具體的物理意義缺乏理解，學(xué)生課堂注意力易被轉(zhuǎn)移，如他們會在課堂上無意識地瀏覽手機(jī)。因此，如何有效提高光電子學(xué)課堂教學(xué)效果，實現(xiàn)對學(xué)生知識、能力和核心素養(yǎng)方面的培養(yǎng)目標(biāo)，是每一個高校教師必須面對和解決的問題。針對光電子學(xué)課程，為提高其課堂教學(xué)效果，在教學(xué)過程中通過以下幾個方面展開教學(xué)改革。

一、課程的考核

光電子學(xué)課程的成績分為平時成績和期末考試兩大部分，分別為30%和70%。平時成績又分三個小部分：《光電子學(xué)相關(guān)知識拓展》小論文、學(xué)生出勤和作業(yè)。主要考核學(xué)生出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度、資料查閱能力等總體表現(xiàn)，尤其是小論文的考核方式，能夠讓學(xué)生自由選擇內(nèi)容，從教材、圖書館、互聯(lián)網(wǎng)中自主獲取相關(guān)的知識，用自己的語言以論文的形式寫出。為提高學(xué)生的出勤率，采取了一種比較嚴(yán)格的點名方式。在第一節(jié)課明確告訴學(xué)生：每一個同學(xué)允許請假三次而不扣平時成績分的記錄方式。但是三次過后，隨機(jī)點名缺勤一次平時成績扣10分，直到30分扣完。這種方式無形中增加了學(xué)生的主觀能動性，遏制了學(xué)生隨意缺課現(xiàn)象。通過幾個學(xué)期的堅持發(fā)現(xiàn)，該課程的到堂率極高，幾乎沒有學(xué)生整個學(xué)期超過三次以上的曠課現(xiàn)象，保證了同學(xué)們聽課的有效時間。這種綜合考核方式能夠客觀反映出學(xué)生對光電子學(xué)的學(xué)習(xí)情況，而不是單純地通過期末考試一概而論。

二、合理選用教材

依據(jù)教學(xué)大綱與課程內(nèi)容，我們先期選用的教材是中國科技大學(xué)傅竹西教授編寫的《固體光電子學(xué)》，該書從光的傳輸、耦合與調(diào)制、發(fā)射、接收、探測以及光信息處理等方面闡述了光電子學(xué)的基本原理和應(yīng)用，但該教材內(nèi)容深度和跨度較大，需要學(xué)生具備較深厚的知識基礎(chǔ)，對于初學(xué)者學(xué)起來有一定困難。因此，在進(jìn)一步調(diào)研的基礎(chǔ)上，選用了浙江大學(xué)劉旭教授編著的《光電子學(xué)》作為教材，該書以光與電之間相互作用與相互轉(zhuǎn)換為主線，將光波傳輸基本原理、激光原理與技術(shù)、半導(dǎo)體發(fā)光與光電器件、光信息的調(diào)制以及非線性光學(xué)幾個部分整合出比較完整的光電子學(xué)的課程內(nèi)容。該書論述條理清晰、語言簡樸易懂、理論推導(dǎo)邏輯性強(qiáng)，同時又結(jié)合近年來光電子學(xué)的最新進(jìn)展，增加了每章的擴(kuò)充閱讀內(nèi)容，充分體現(xiàn)時代特征，用該教材教學(xué)收到了良好的教學(xué)效果。

三、教學(xué)內(nèi)容緊跟時代，同時增強(qiáng)趣味性

光電子學(xué)的顯著特點是知識更新快、新型交叉學(xué)科的不斷涌現(xiàn)、器件性能不斷提高和新型器件不斷出現(xiàn)。為了體現(xiàn)課程的現(xiàn)代性和先進(jìn)性，反映光電子領(lǐng)域最新的研究現(xiàn)狀，國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)教師姚瓊在光電子學(xué)的研討內(nèi)容上，將光電子學(xué)新技術(shù)與最新發(fā)展成果引入課程教學(xué)，不僅使學(xué)生對光電子領(lǐng)域有更全面的了解，并激發(fā)學(xué)生深入研究的興趣，為進(jìn)入專業(yè)領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。因此，在課堂上同樣使學(xué)生盡早接觸到最新的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用，使教學(xué)內(nèi)容盡可能與國內(nèi)名牌大學(xué)接軌。以光電子學(xué)中的第五章“激光器機(jī)理”為例，這部分內(nèi)容傳統(tǒng)講法主要講授激光產(chǎn)生的基本原理、振蕩理論和激光輸出特性等。現(xiàn)在基于目標(biāo)導(dǎo)向，適當(dāng)刪減光產(chǎn)生的基本原理的理論推導(dǎo)，增加光纖激光器和量子阱激光器等先進(jìn)激光器的前沿內(nèi)容介紹；同時穿插武漢光谷與光電子學(xué)相關(guān)的高科技公司介紹。如武漢銳科光纖激光器技術(shù)有限責(zé)任公司，是中國首家自主研發(fā)、生產(chǎn)和銷售光纖激光器的高科技企業(yè)。讓同學(xué)們對高功率光纖激光器已經(jīng)成為工業(yè)激光加工領(lǐng)域的革命性換代產(chǎn)品有一個全新的認(rèn)識，為他們未來繼續(xù)深造或參加工作增強(qiáng)信心。課堂上為吸引學(xué)生興趣，在教學(xué)內(nèi)容里穿插相關(guān)的人文故事或者一些擴(kuò)充知識，增強(qiáng)課堂的趣味性和延展性。例如，發(fā)光二極管的講述，從“烽火戲諸侯”的火把引出LED燈，再到制備的GaN材料，然后把GaN的物理化學(xué)性質(zhì)、連續(xù)可調(diào)的禁帶寬度及LED的制作等聯(lián)系起來講述，同時涉及LED的相關(guān)產(chǎn)業(yè)及未來對世界固態(tài)照明的影響，以及將物理學(xué)家天野浩因該材料獲得諾貝爾獎的故事添加進(jìn)來。這類教學(xué)內(nèi)容的增加，以知識性和趣味性提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，避免單一知識的抽象性和枯燥性。另外，課堂內(nèi)容適當(dāng)添加一些相關(guān)的優(yōu)秀碩博士畢業(yè)論文的前沿課題，緊扣教學(xué)內(nèi)容，但又區(qū)別于課本，使學(xué)生對課堂內(nèi)容有一個認(rèn)知的延展性。當(dāng)然，這些知識體系在講述時力求安排詳略得當(dāng)，在擴(kuò)充學(xué)生知識面的同時，使學(xué)生明白課堂上所學(xué)的知識與科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)及生活是緊密聯(lián)系的，為他們未來的學(xué)習(xí)及就業(yè)提供新的選擇。總之，針對教學(xué)內(nèi)容所做的安排，力求最大化地在課堂上吸引學(xué)生，盡量消除學(xué)生對所學(xué)課程內(nèi)容生澀難懂的感覺。

四、力求課堂教學(xué)形式、方法多樣化，不拘一格

充分發(fā)揮現(xiàn)代化教學(xué)手段優(yōu)勢，在原有光電子學(xué)課件的基礎(chǔ)上，重新制作、優(yōu)化與教學(xué)內(nèi)容、方法和學(xué)科發(fā)展相適應(yīng)的多媒體課件，形象生動地將教學(xué)信息呈現(xiàn)出來，提高課堂教學(xué)效果。如姚瓊研討式教學(xué)方法在《光電子學(xué)》課程中的應(yīng)用；為了縮短與國際著名大學(xué)同等課程的差距，鄭繼紅等對光電子學(xué)課程采取了全英課程教學(xué)；萬洪丹等采取師生同臺授課、啟發(fā)式教學(xué)、多樣化考核等相結(jié)合的交互式教學(xué)方法，有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，提高課堂的教學(xué)效果，尤其是在教學(xué)體現(xiàn)形式上，結(jié)合多媒體技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，利用多媒體課件在表達(dá)上形象、直觀、方便，在效率上和容量上充分發(fā)揮優(yōu)勢。總之，無論采用哪種教學(xué)形式和方法，力求在課堂上堅持以學(xué)生為中心，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，能夠行之有效地把知識傳達(dá)給學(xué)生。因此，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容靈活多變地選擇教學(xué)形式，方法多樣化，不拘一格。

五、結(jié)論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的光電子學(xué)教學(xué)形式已經(jīng)不能夠滿足當(dāng)前教學(xué)的實際要求，尤其在當(dāng)前提高課堂效果是學(xué)科發(fā)展必然要求的背景下，傳統(tǒng)光電子學(xué)教學(xué)形式已經(jīng)顯得相當(dāng)落后。本文從課程的考核、教材選取、教學(xué)內(nèi)容、課堂教學(xué)形式及體現(xiàn)方法等角度對光電子學(xué)教學(xué)進(jìn)行針對性的完善和改革，充分培養(yǎng)學(xué)生的主觀能動性，提高他們自主獲取新知識的能力和團(tuán)隊合作精神，使他們真正實現(xiàn)學(xué)以致用，滿足不同層次、不同領(lǐng)域的就業(yè)和升學(xué)要求。

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